上海充通大 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 Shanghai Jiao Tong University A4 图3.2调频发射机系统电路图叫 调频发射机主要有正弦波振荡电路，缓冲放大电路以及谐振功率放大电路三部分组成，下面分 别对这三个部分系统的设计进行分析。 3.5正弦波振荡电路 3.5.1主要功能 正弦波振荡电路的主要功能是产生一个稳定频点和稳定波形的正弦波，在我们小组中，需要产 生的正选波频率为36MHz,这个正弦波最终是要用来作为载波使用，因而其频点稳定度和波形稳定 度非常重要。通过改变振荡器中的C以及L得到所需要的振荡频率。 3.5.2设计指标 (1)输出电压峰峰值：1V左右 (2)振荡频率：36MHz (3)最大频偏：5KHz左右 3.5.3原理简介3) 正弦波振荡电路图如图3.3所示 第4页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 4页 上海交通大学 电子工程系 图 3.2 调频发射机系统电路图[1] 调频发射机主要有正弦波振荡电路，缓冲放大电路以及谐振功率放大电路三部分组成，下面分 别对这三个部分系统的设计进行分析。 3.5 正弦波振荡电路 3.5.1 主要功能 正弦波振荡电路的主要功能是产生一个稳定频点和稳定波形的正弦波，在我们小组中，需要产 生的正选波频率为 36MHz，这个正弦波最终是要用来作为载波使用，因而其频点稳定度和波形稳定 度非常重要。通过改变振荡器中的 C 以及 L 得到所需要的振荡频率。 3.5.2 设计指标 (1) 输出电压峰峰值：1V 左右 (2) 振荡频率：36MHz (3) 最大频偏:5KHz 左右 3.5.3 原理简介[1][3] 正弦波振荡电路图如图 3.3 所示
上游充通大 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 Shanghai Jiao Tong University 50F Q1 9018 PTSTI C8 L3 R8 0.1uF 4 1K L8 C26 VCC JP2 0.1uF 图3.3正弦波振荡电路图山 本系统采用晶体振荡直接调频。直接调频主要优点是可以获得较大频偏，但是会降低中心频率 的稳定性。为了稳定中心频率，可以采用对石英晶体振荡器进行直接调频。 3.5.4振荡电路的设计 3.5.4.1振荡形式选择 综合考虑到振荡的稳定度、输出波形、幅度的平稳性等因素，最终选择皮尔斯振荡电路。电路 图如图3.4所示。 第5页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 5页 上海交通大学 电子工程系 图 3.3 正弦波振荡电路图[1] 本系统采用晶体振荡直接调频。直接调频主要优点是可以获得较大频偏，但是会降低中心频率 的稳定性。为了稳定中心频率，可以采用对石英晶体振荡器进行直接调频。 3.5.4 振荡电路的设计 3.5.4.1 振荡形式选择[1] 综合考虑到振荡的稳定度、输出波形、幅度的平稳性等因素，最终选择皮尔斯振荡电路。电路 图如图 3.4 所示
上游充通大学 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 Shanghai Jiao Tong University y cc RFC 图3.4皮尔斯振荡电路) 3.5.4.2静态工作点及偏置电路四 ()静态工作点或负载阻抗过大，都易进入饱和区。 (2)实践证明：进入饱和区，晶体管输出阻抗R将急剧下降，由原来的几十千欧或几百千欧→ 几百欧姆→Q山→波形严重失真→停振。 (3)将工作点设计远离饱和电压而靠近截止区，一般小功率振荡器，集电极电流取 Ico=l~4mA。 综合考虑，采取高稳定偏置电路进行设计。高稳定偏置电路如图3.5所示。 选取参数的时候，Rc和Re不宜过大，否则VCEQL 工程上一般取：VEo=O.2Vcc或VEQ=1-3V。另外，必须减小Rg1和R2的电阻值，满足2≥bo 的条件。使VB≈2R2保持恒定，Rg1和R2不宜过小增加直流电源的功耗，一般取I2=(5~I0) IbQ 在满足I2IbQ和VB Vbe的条件下，工作点获得很高的稳定度。各偏置元件选择如下： l:Re≈ Vo 心 2:R2≥(3-6)R 第6页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 6页 上海交通大学 电子工程系 图 3.4 皮尔斯振荡电路[5] 3.5.4.2 静态工作点及偏置电路[1] (1) 静态工作点或负载阻抗过大，都易进入饱和区。 (2) 实践证明：进入饱和区，晶体管输出阻抗 R0将急剧下降，由原来的几十千欧或几百千欧→ 几百欧 姆→QL↓→波形严重失真→停振。 (3) 将 工 作 点 设 计 远 离 饱 和 电 压 而 靠 近 截 止 区 ， 一 般 小 功 率 振 荡 器 ， 集 电 极 电 流 取 ICQ=1~4mA。 综合考虑，采取高稳定偏置电路进行设计。高稳定偏置电路如图 3.5 所示。 选取参数的时候，Rc 和 Re 不宜过大，否则 VCEQ↓ 工程上一般取：VEQ=0.2Vcc 或 VEQ =1~3V。另外，必须减小 RB1和 RB2的电阻值，满足 I2 ≥IbQ 的条件。使 VB≈ I2 RB2 保持恒定，RB1 和 RB2 不宜过小增加直流电源的功耗，一般取 I2=（5~10） IbQ。 在满足 I2 IbQ 和 VB Vbe 的条件下，工作点获得很高的稳定度。各偏置元件选择如下： eQ CQ V 1 Re I ： b2 e 2：R （3 6）R
上游充通大学 Shanghai Jiao Tong University 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 3:Rb1= Voe-VrO Rn 26 4:o≤Rb=Rb1lR2lR,=he+Ihe)R。,其中h。=(1+he) +VCC I2 Rb1 Rc V Rb2 Re 图3.5高稳定偏置电路图 此外，需要注意的还有以下方面： (1)C1和C2决定反馈系数F,F取值范围：1/2~1/8。 其中，共基电路F= C1 共发电路F= C1+C2 C2 (2)从稳定性出发考虑，C1>>C3,C2>>C3。 (3)对于工作频率大于20MHz以上，C1和C2的取值通常小于100pF。 (4)C4为小电容起微调作用。 (5)C5与Cj一起构成部分接入回路，其值主要根据接入系数P=C5/C5+CjQ)=0.4,Cj (BB910)。 3.5.5变容二极管调频原理与设计 3.5.5.1主要功能 第7页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 7页 上海交通大学 电子工程系 cc EQ b1 b2 EQ V V 3 R R V ： cb b b1 b2 i ie fe e 4： R R R R h （1+h ）R ， ie fe cQ 26 h 1 h I 其中 （ + ） 图 3.5 高稳定偏置电路图[1] 此外，需要注意的还有以下方面： (1)C1 和 C2 决定反馈系数 F，F 取值范围：1/2~1/8。 C1 C1 F F = C1 C2 C2 其中，共基电路 ，共发电路 (2)从稳定性出发考虑，C1＞＞C3，C2 ＞＞C3。 (3)对于工作频率大于 20MHz 以上，C1 和 C2 的取值通常小于 100pF。 (4)C4 为小电容起微调作用。 (5)C5 与 Cj 一起构成部分接入回路，其值主要根据接入系数 P = C5/(C5+CjQ)=0.4，Cj （BB910）。 3.5.5 变容二极管调频原理与设计 3.5.5.1 主要功能
上海充通大 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 Shanghai Jiao Tong University 利用变容二极管的压控效应，即信号的电压变化是改变信号的频率，对输入信号进行调制。本 实验调频发射机系统的调频是利用变容二极管调频（即将两个变容二极管加在信号调制的电路中） 通过外加信号的变化改变变容二极管的电容值，从而进行调频。 3.5.5.2变容二极管特性叫 变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压改变而变化的原理设计的一种二极管。它的极间 结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别。不同的是在加反向偏压时，变容二管呈现较大 的结电容。这个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极管这一特性，将变 容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会随调制信号电压而变 化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。 变容二极管等效电路图如图3.6所示： (b) 图3.6变容二极管等效电路图] 在图3.6中，()为变容管工作在反向偏压下完整的高频等效电路。图中，Ci为结电容，RP为 结电阻，即PN结的反向电阻，RS为体电阻，约为几欧姆，LS为引线电感，C为管壳电容。如果 工作频率不是非常高时，RP的数值非常大，LS、Cr也非常小，且都可以忽略。此时的等效电路可 简化成图(b)所示。图（©）为变容二极管符号。 第8页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 8页 上海交通大学 电子工程系 利用变容二极管的压控效应，即信号的电压变化是改变信号的频率，对输入信号进行调制。本 实验调频发射机系统的调频是利用变容二极管调频（即将两个变容二极管加在信号调制的电路中） 通过外加信号的变化改变变容二极管的电容值，从而进行调频。 3.5.5.2 变容二极管特性[1] 变容二极管是根据 PN 结 的结电容随反向电压改变而变化的原理设计的一种二极管。它的极间 结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别。不同的是在加反向偏压时，变容二管呈现较大 的结电容。这个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极管这一特性，将变 容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的 电容量会随调制信号电压而变 化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。 变容二极管等效电路图如图 3.6 所示： 图 3.6 变容二极管等效电路图[1] 在图 3.6 中，(a)为变容管工作在反向偏压下完整的高频等效电路。图中，Cj 为结电容，RP 为 结电阻，即 PN 结的反向电阻，RS 为体电阻，约为几欧姆，LS 为引线电感，Cr 为管壳电容。如果 工作频率不是非常高时，RP 的数值非常大，LS、Cr 也非常小，且都可以忽略。此时的等效电路可 简化成图(b)所示。图(c)为变容二极管符号